Praktikum Fenomena Dasar Mesin Journal Bearing PDF

Preview

Summary

DAFTAR ISI COVER …………………………………………………………………………... i DAFTAR ISI ……………………………………………………………………. ii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………... iii DAFTAR TABEL ………………………………………………………..…….. iv I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang …………………………………………………………... 1 B. Tujuan Praktikum ……………………………………………………….. 2 II. TINJAUAN...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Praktikum Fenomena Dasar Mesin Journal Bearing M ilham hambali

Related papers Bant alan dan sist em pelumasan ronald siahaan Bab 11 Bant alan dan Sist em Pelumasan yakub sasori bab 11 bant alan dan sist em pelumasan1 Haris Hidjrachman

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

DAFTAR ISI

COVER …………………………………………………………………………... i DAFTAR ISI ……………………………………………………………………. ii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………... iii DAFTAR TABEL ………………………………………………………..…….. iv I.

PENDAHULUAN A. Latar Belakang …………………………………………………………... 1 B. Tujuan Praktikum ……………………………………………………….. 2

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Bantalan Luncur …………………………………………………………. 3 B. Jenis Bantalan …………………………………………………………… 7 C. Teori Bantalan …………………………………………………………… 8 D. Perbedaan Bantalan Luncur dan Bantalan Gelinding …………………… 8 E. Prinsip Kerja Bantalan …………………………………………………. 10 F. Mekanisme Pelumasan ………………………………………………… 11 G. Jenis Pelumasan ………………………………………………………... 13 H. Aplikasi Bantalan Luncur ……………………………………………… 14 I. Klasifikasi Minyak Pelumas …………………………………………… 14 J. Klasifikasi ……………………………………………………………… 14 K. Perhitungan Kekuatan Bantalan ………………………………………... 18 L. Sistem Perawatan ………………………………………………………. 18 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Alat dan Bahan …………………………………………………………. 21 B. Prosedur Percobaan ……………………………………………………. 22 IV. DATA DAN PEMBAHASAN A. Data …………………………………………………………………….. 24 B. Pembahasan ……………………………………………………………. 29

M ILHAM HAMBALI

1515021019

V. PENUTUP A. Kesimpulan ……………………………………………………………. 33 B. Saran …………………………………………………………………... 33 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

M ILHAM HAMBALI

1515021019

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Mesin percobaan Journal Bearing ..………………………………… 21 Gambar 2. Mesin putaran rpm ……..…………………………………………… 22 Gambar 3. (a). Journal Bearing 1259 rpm searah jarum jam, (b). Journal .….. 23

Bearing 1505 rpm CW Gambar 4. (a). Journal Bearing 1254 rpm lawan jarum jam, (b). Journal Bearing 1500 rpm CCW

....... 23

Gambar 5. Grafik pengaruh kecepatan dan arah putaran CW .............................. 28 Gambar 6. Grafik pengaruh kecepatan dan arah putaran CCW ........................... 29

M ILHAM HAMBALI

1515021019

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data percobaan untuk mencari tekanan pada selang ............................... 24 Tabel 2. Data percobaan untuk mencari tekanan pada selang ............................... 24

M ILHAM HAMBALI

1515021019

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di dalam dunia industri sekarang ini, misalnya pada industri otomotif, efisiensi dan efektifitas kinerja mesin kendaraan bermotor sangat dipengaruhi oleh kondisi minyak pelumas yang digunakan. Penggunaan minyak pelumas ditujukan untuk mencegah gesekan dan keausan antar komponen yang bergerak pada mesin. Pada mesin – mesin yang saling bergesekan hampir selalu dibutuhkan bahan pelumas untuk membuat gesekan dan keausan sekecil mungkin. Gesekan yang tidak dikendalikan tidak saja memberi kerugian langsung dalam energi dan material, juga karena kerja gesekan yang terjadi, dapat diubah menjadi kalor, yang menyebabkan temperatur bagian yang bergesekan menjadi lebih tinggi dari lingkungan sekitar dan akan semakin tinggi. Jika gesekan tersebut tidak dikendalikan, akan mengganggu operasi mesin dan dapat berakibat pada kegagalan mesin. Hal tersebut mengakibatkan berkurangnya umur mesin dan juga bertambahnya biaya yang diperlukan untuk mereparasi mesin. Dengan mengendalikan gesekan dan keausan tersebut diharapkan dapat memperpanjang umur dari elemen mesin dan mencegah kegagalan dari elemen mesin tersebut. Oleh karena itu sistem pelumasan harus dipertimbangkan dalam setiap rancangan mesin khususnya yang memiliki bagian bergerak atau bergesekan. Bantalan mempunyai sifat mengurangi gesekan saat komponen mesin berputar. Bantalan adalah komponen yang digunakan untuk menopang sesuatu yang berputar untuk mengurangi gesekan. Pada sektor industri banyak alat – alat permesinan yang bekerja, kerja dari alat – alat mesin itu memerlukan komponen yang dapat membantu menahan beban dari poros mesin yang bekerja.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

2

Alat tersebut yaitu bantalan (bearing), Bantalan luncur adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak – baliknya dapat berlangsung dengan halus dan aman. Jenis bantalan ini mampu menumpu poros dengan beban besar.

B. Tujuan Praktikum

1.

Mengetahui distribusi tekanan yang terjadi pada journal bearing untuk berbagai variasi kecepatan.

2.

Mampu menganalisa pengaruh putaran poros terhadap distribusi tekanan pada journal bearing.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Bantalan Luncur

Bantalan luncur adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak – baliknya dapat berlangsung dengan halus dan aman. Jenis bantalan ini mampu menumpu poros dengan beban besar (Afridranestia, 2006). Atas dasar arah beban terhadap poros maka bantalan luncur dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1.

Bantalan radial atau disebut jurnal bearing, dimana arah beban yang ditumpu bantalan adalah tegak lurus terhadap sumbu poros.

2.

Bantalan aksial atau disebut trust bearing, yaitu arah beban yang ditumpu bantalan adalah sejajar dengan sumbu poros.

3.

Bantalan luncur khusus adalah kombinasi dari bantalan radial dan bantalan aksial.

Karena gesekannya yang besar pada saat mulai jalan, maka bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana, karena gesekan yang besar akan menimbulkan panas pada bantalan, sehingga memerlukan pendinginan khusus. Arah pelumasan ada dua, yaitu: 1.

Radial, yaitu arah pelumasan yang tegak lurus dengan sumbu poros.

2.

Aksial, yaitu arah pelumasan yang sejajar dengan sumbu poros.

Gesekan kental pada umumnya terjadi antara poros dengan bantalannya. Pada waktu poros berputar sebagian minyak pelumas yang melekat pada permukaan

M ILHAM HAMBALI

1515021019

4 pelumas memasuki ruang bantalan, minyak pelumas yang terbawa berputar itu akan mengalir mengisi hambatan. Akibatnya, sebagian minyak pelumas akan mengalir kembali menimbulkan tekanan hidrodinamik di dalam lapisan minyak. Tekanan ini cukup kuat untuk mengangkat poros hingga menyentuh permukaan bantalan. 1.

Bahan Bantalan Luncur Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan berikut: a) Mempunyai kekuatan yang cukup (tahan beban dan kelelahan) b) Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil c) Mempunyai sifat anti las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam d) Sangat tahan karat e) Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil f)

Murah harganya

g) Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur Ada beberapa jenis bahan yang biasa digunakan sebagai lapisan pada rangka bantalan, yaitu: a) Logam Babbit ini relatif lunak, sehingga untuk meningkatkan kemampuannya dalam menumpu beban maka harus ditumpu oleh rangka bantalan (bearing shell) yang lebih kuat. b) Rangka bantalan biasanya terbuat dari baja, besi cor atau paduan tembaga. c) Logam babbitt ini kemudian dilapiskan pada permukaan dinding dalam dari rangka bantalan dengan cara pengecoran, pengelasan, metal spray atau elektro plating. d) Lapisan babbit ini harus dapat melekat dengan kuat pada rangka bantalan. Kekuatan ikatan antara logam babbit dan rangka bantalan dapat dicapai dengan baik jika preparasi dari permukaan rangka bantalan dilakukan dengan sempurna. Logam putih dikenal sebagai bahan yang paling baik untuk bahan bantalan karena kekerasannya yang lebih rendah (23 – 33 HV) dari shaft serta mempunyai sifat

M ILHAM HAMBALI

1515021019

5 mampu bentuk dan mampu benamnya yang lebih baik dibanding dengan material – material lain yang digunakan sebagai bantalan. Logam ini digunakan secara luas pada mesin disel kapal laut, turbin, alternator dan peralatan-peralatan yang berputar. Logam putih dibagi kedalam 3 tipe yaitu: High tin-alloy, high lead-alloy dan intermediate alloy. e) Logam putih atau babbit ini pertama kali ditemukan pada tahun 1839 oleh Isaac Babbitt yang membuat komposisi sekitar: Sn = 89 %, Sb = 9 % dan Cu = 2 %. Untuk membedakan komposisi ini dengan penomoran yang ditemukan kemudian maka komposisi diatas disebut sebagai Genuine babbitt. f)

Bronze phospor, yaitu campuran antara 80% Cu, 15% Sn, dan P (phospor). Selain bahan ini cukup kuat, sehingga dapat menahan atau mendukung beban yang besar, juga mudah dituang/dicor. Tetapi kelemahannya adalah apabila pelumasannya kurang baik, maka timbul panas yang tinggi sehingga bantalan akan menjepit tap/jurnal, yang berakibat fatal.

g) Besi tuang juga sangat baik digunakan sebagai bahan bantalan. Selain karena mempunyai koefisien gesek yang kecil dan tidak mudah aus, juga besi tuang sangat mudah dituang/dicor. Tetapi kekurangannya besi tuang kurang mampu menahan beban kejut. h) Kuningan (brass), yaitu campuran antara Cu dan 30 – 45% Zn. Selain logam ini mudah dalam pembuatannya juga mempunyai kekuatan yang cukup, dan tahan terhadap korosi. i)

Logam paduan dari aluminium. Kelebihan dari campuran ini adalah mudah dalam pembuatan, tahan terhadap korosi, dan penghantar panas yang sangat baik. Tetapi kelemahannya campuran ini mempunyai kekuatan yang rendah, dan juga tingkat keausannya cukup tinggi.

j)

Bahan bantalan tanpa pelumas. Apabila pemberian pelumas tidak mungkin diberikan dari luar, atau pemakaian pelumas tidak dikehendaki, bantalan mempunyai gerakan bolak – balik, atau digunakan untuk peralatan kimia atau pengolahan air bersih.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

6 Jadi dalam hal ini pelumasnya yang menjadi bantalan, sehingga tidak perlu pelumasan lagi. Contoh dari bahan ini adalah grafit yang dilapiskan pada bahan lain (babbit, perunggu, atau besi tuang), atau campuran logam yang proses pembuatannya dengan menggunakan powdermetallurgy. k) Non – logam (batu delima/permata, plastik, atau karet), misalnya bantalan yang digunakan pada komponen arloji/jam tangan. Cara-cara pelumasan pada bantalan luncur: 1.

Pelumasan Tangan Cara ini sesuai untuk beban ringan, kecepatan rendah atau kerja yang tidak terus-menerus. Kekurangannya bahwa aliran pelumas tidak selalu tetap atau pelumasan menjadi tidak teratur. Pelumasan tetes dari sebuah wadah, minyak diteteskan dalam jumlah yang tetap dan teratur melalui sebuah katup jarum.

2.

Pelumasan Sumbu Cara ini menggunakan sumbu yang dicelupkan dalam mangkok minyak sehingga minyak terisap oleh sumbu tersebut. Pelumasan ini dipakai seperti dalam hal pelumasan tetes.

3.

Pelumasan Percik Dari suatu bak penampung, minyak dipercikkan. Cara ini dipergunakan untuk melumasi torak dan silinder motor bakar torak.

4.

Pelumasan Cincin Pelumasan ini menggunakan cincin yang digantungkan pada poros sehingga akan berputar bersamaan dengan poros.

5.

Pelumasan Pompa Di sini pompa digunakan untuk mengalirkan minyak ke dalam bantalan.

6.

Pelumasan Gravitasi Dari sebuah tangki yang diletakkan di atas bantalan, minyak dialirkan oleh gaya beratnya. Cara ini dipakai untuk kecepatan sedang dan tinggi pada kecepatan keliling.

7.

Pelumasan Celup. Sebagian dari bantalan dicelupkan ke dalam minyak pelumas.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

7 Bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana, gesekan yang besar antara poros dengan bantalan menimbulkan efek panas sehingga memerlukan suatu pendinginan khusus. Dengan adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga harganya lebih murah. Macam – macam bantalan luncur: 1.

Bantalan Radial (beban tegak lurus sumbu poros).

2.

Bantalan Aksial (beban sejajar sumbu poros).

3.

Bantalan Khusus (radial – aksial).

B. Jenis Bantalan

Terdapat Beberapa Jenis Bearing Yaitu Antara Lain: 1.

Single Row Groove Ball Bearings. Bearing ini mempunyai alur dalam pada kedua cincinnya. Karena memiliki alur, maka jenis ini memiliki kemampuan menahan beban ideal pada arah Radial dan Aksial.

2.

Double Row Self Aligning Ball Bearings. Jenis ini mempunyai dua baris bola, masing – masing baris memiliki cincin sendiri pada bagian dalamnya. Pada umumnya terdapat jalur bola pada luar cincinnya. Cincin bagian dalam mampu bergerak sendiri untuk menentukan posisi pada cincinnya.

3.

Single Row Angular Contact Ball Bearings Berdasarkan konstruksinya, jenis ini Ideal untuk beban radial. Bearing ini biasanya dipasangkan dengan bearing lain, baik itu dipasang secara pararel maupun bertolak belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.

4.

Double Row Angular Contact Ball Bearings. Disamping dapat menahan beban radial, jenis uni juga dapat menahan beban aksial dalam dua arah.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

8 C. Teori Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang mempunyai poros sehingga putaran atau gesekan bolak-baliknya dapat berlangsung secara teratur, aman dan tahan lama (Frandhoni, 2015). Bantalan dapat diklasifikasikan menurut beberapa kategori, yaitu: 1.

Menurut arah gaya terdiri dari bantalan radial (bantalan melintang, bantalan dukung) untuk gaya radial dan bantalan aksial (bantalan memanjang, bantalan spur) untuk gaya aksial.

2.

Menurut penggunaan terdiri dari bantalan mesin perkakas, bantalan kotak roda gigi, bantalan motor, bantalan transmisi, bantalan turbin, bantalan pekerjaan gilas dan sebagainya.

3.

Menurut desain terdiri dari bantalan mata, bantalan penutup, bantalan tetap, bantalan gantung, bantalan ayun, bantalan kotak, bantalan cakram, bantalan terpasang (building) dan sebagainya.

4.

Menurut bahan terdiri dari bantalan logam putih, bantalan perunggu, bantalan besi tuang merah, bantalan logam ringan, bantalan logam sinter dan sebagainya.

D. Perbedaan Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding

1.

Bantalan Luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas. Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban yang besar. Dengan konstruksi yang sederhana maka bantalan ini mudah untuk dibongkar pasang. Akibat adanya gesekan pada bantalan dengan poros maka akan memerlukan momen awal yang besar untuk memutar poros. a) Kelebihan Bantalan Luncur: 1) Mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

9 2) Konstruksinya sederhana dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah. 3) Dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. 4) Tidak memerlukan ketelitian tinggi sehingga harganya lebih murah. b) Kekurangan Bantalan Luncur: 1) Gesekan besar pada awal putaran. 2) Memerlukan momen awal yang besar. 3) Pelumasannya tidak begitu sederhana. 4) Panas yang timbul dari gesekan besar sehingga memerlukan pendingin khusus. 2.

Bantalan Gelinding. Pada bantalan gelinding terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum atau rol bulat. Bantalan gelinding lebih cocok untuk beban kecil. Putaran pada bantalan gelinding dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Apabila ditinjau dari segi biaya, bantalan gelinding lebih mahal dari bantalan luncur. a) Kelebihan Bantalan Gelinding: 1) Keausan dan panas yang ditimbulkan berkurang. 2) Gesekan yang terjadi relatif konstan. 3) Pemakaian pelumas minimum. 4) Ukuran lebarnya kecil. 5) Mudah penggantiannya. 6) Ukurannya sudah distandarkan sehingga mudah mendapatkan dimana saja. b) Kekurangan Bantalan Gelinding: a) Untuk beban kejut (getaran karena ketidak seimbangan komponen mesin) bearing lebih cepat rusak. b) Lebih sensitif terhadap debu dan kelembaban. c) Lebih mahal.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

10 Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol jarum dan rol bulat. Bantalan gelinding pada umumnya cocok untuk beban kecil dari pada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Bantalan gelinding hanya dibuat oleh pabrik – pabrik tertentu saja karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi. Harganya pun pada umumnya relatif lebih mahal jika dibandingkan dengan bantalan luncur. Sebagai usaha untuk menekan biaya pembuatan serta memudahkan dalam pemakaian, bantalan gelinding diproduksi menurut standar dalam berbagai ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat rendah. Pelumasannya pun sangat sederhana, yaitu cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya sangat tinggi, namun karena adanya gerakan elemen gelinding dan sangkar, pada putaran yang tinggi bantalan ini agak berisik jika dibandingkan dengan bantalan luncur, contoh: 1.

Bantalan Bola.

2.

Bantalan Peluru.

3.

Bantalan Jarum.

4.

Bantalan Rol Bulat.

E. Prinsip Kerja Bantalan

Apabila ada dua buah logam yang bersinggungan satu dengan lainnya saling bergeseran maka akan timbul gesekan, panas dan keausan. Untuk itu pada kedua benda diberi suatu lapisan yang dapat mengurangi gesekan, panas dan keausan serta untuk memperbaiki kinerjanya (Arafah, 2010). Jenis dan fungsi dari bantalan luncur: 1.

Bantalan luncur silinder penuh, digunakan untuk poros – poros yang ukuran kecil berputar lambat dan beban ringan.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

11 2.

Bantalan luncur silinder memegas, digunakan pada poros – poros mesin bubut dan mesin perkakas lainnya.

3.

Bantalan luncur blah, digunakan pada poros – poros ukuran sedang dan besar seperti bantalan pada poros engkol, bantalan poros pada roda kendaraan dan lain – lain.

4.

Bantalan inside, digunakan untuk poros dengan beban yang sering berubah, misalkan bantalan poros engkol dari poros – poros presisi.

5.

Bantalan luncur sebagian, digunakan untuk poros yang berputar lambat, beban berat tetapi tidak berubah – ubah. Misalkan bantalan pada mesinmesin perkakas kepala cekam.

6.

Bantalan bukan logam, digunakan untuk leher-leher poros yang memerlukan pendingin zat cair dan tidak mendapat beban berat. Pada lapisan juga berfungsi sebagai pelumas, bahan lapisan yang digunakan yaitu karet, plastik dan ebonit.

F. Mekanisme Pelumasan

Pada saat poros berputar, terjadi gesekan antara poros dengan bantalannya. Sebagian minyak pelumas yang melekat pada permukaan poros ikut berputar. Apabila sela antara poros dengan bantalan menjadi lebih kecil daripada selah tempat minyak jadi lebih kecil daripada sela tempat minya...